Ertüchtigungskonzepte für eine denkmalgeschützte Fischbauchträger-Brücke unter Nutzung von Textilbeton (D841)
Allgemeine Angaben:
- Diplomarbeit Nr. D841
- Bearbeiter: Christian Rabe
- Verantwortl. Hochschullehrer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach
- Betreuer: Steffen Marx, Silvio Weiland
- Bearbeitungszeitraum: 12/2008 - 03/2009
Thesen
- Die untersuchte Brücke weist erhebliche Schäden in Form von Betonabplatzungen, Rissen, Ablösungen und Rostbildung auf. Ursachen sind natürliche Alterung, materialbedingte und konstruktive Schwachstellen sowie mangelnde Unterhaltung.
- In den drei vorliegenden Gutachten zwischen 2001 und 2007 wird der Zustand der Brücke mit der Note 3,0 bewertet. Es wird die Empfehlung eines Ersatzneubaus ausgesprochen.
- Ziel der Diplomarbeit ist die Erarbeitung eines Ertüchtigungskonzepts zur Erhaltung der Fischbauchbrücke. Dabei sind speziell auch die Möglichkeiten des Einsatzes von textilbewehrtem Beton zu berücksichtigen.
- Der Querkraftnachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit wird erfüllt. Hinsichtlich der Querkraft sind keine Verstärkungsmaßnahmen erforderlich.
- Der Nachweis der zulässigen Durchbiegung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit wird eingehalten. Hinsichtlich der Durchbiegung sind keine Verstärkungsmaßnahmen erforderlich.
- Im Grenzzustand der Tragfähigkeit wird der Nachweis der Biegetragfähigkeit im Ist-Zustand nicht eingehalten. Durch geeignete Verstärkungsmaßnahmen wird der Nachweis erfüllt.
- Der Nachweis der Dauerhaftigkeit im Ist-Zustand wird nicht erfüllt. Ursachen hierfür sind Korrosion der Stahlgurte, die Unterschreitung der Mindestbetonfestigkeitsklasse und der nicht erfüllte Biegetragfähigkeitsnachweis. Durch geeignete Sanierungsmaßnahmen kann der Zustand der Dauerhaftigkeit hergestellt werden.
- Für weiterführende Bemessungen im Rahmen einer prüffähigen Statik sind Ausbildung und Verankerungslänge der Stahlgurte in den Auflagern zu bestimmen. Der rechnerische Nachweis einer ausreichenden Endverankerung ist für die Tragfähigkeit der Brücke von entscheidender Bedeutung.
- Für die in vorliegender Arbeit durchgeführten Bemessungen wurden Materialkennwerte für Stahl und Beton aus der Literatur entnommen. Für weiterführende Bemessungen sind Kennwerte durch Materialentnahme und Auswertung im Baustofflabor ermitteln.
- Die Kosten einer Ertüchtigung der Brücke liegen unter den Kosten eines Ersatzneubaus. Der Erhalt der Brücke ist anzustreben, da sie ein Zeugnis der frühen Stahlbeton-Brückenbauweise darstellt.
Zielstellung
Ziel der Diplomarbeit ist die Erarbeitung eines Sanierungskonzepts zur Erhaltung der Fischbaubrücke über die Weißeritz am Emerich-Ambroß-Ufer in Dresden.
Dafür sind Sanierungs- und Verstärkungskonzepte zu entwickeln, die eine dauerhafte Nutzung der Brücke sicherstellen. Die Möglichkeit des Einsatzes von textilbewehrtem Beton ist zu prüfen.
Durchführung
Entsprechend der Gliederung wurde die Arbeit in fünf Themenschwerpunkte unterteilt.
Begonnen wurde mit Literaturrecherchen zum Thema Hängegurtbrücken „System Möller“ sowie der Sichtung vorhandener Bauwerksunterlagen und Gutachten der Brücke.
Zu diesem Themenkomplex gehörte ferner die Herausarbeitung von Verstärkungs- und Instandsetzungsvarianten. Die Ergebnisse der Untersuchungen von vorhandenen Schäden wurden in Form von Übersichtszeichnungen und einem umfangreichen Schadenkatalog dokumentiert. Darauffolgend kam es zur Bewertung der Schäden bezüglich Gebrauchszustände Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit.
Im Themenkomplex „statisch-konstruktive Untersuchung der Brücke wurde auf Grundlage der theoretischen und praktischen Voruntersuchungen die Nachweise zu Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit sowie der Dauerhaftigkeit geführt.
Danach war es möglich das Brückentragwerk mit Hilfe des Programmpakets „Sofistik“ zu modellieren und zu berechnen. Im zweiten Arbeitsschritt erfolgt die Ermittlung der Tragfähigkeit am Stabwerkmodell mit dem Programm „mb AEC Software“.
Auf diesen Ergebnissen basiert das abschließend erarbeitete Sanierungskonzept, welches Möglichkeiten zur Verstärkung und Instandsetzung der Brücke aufzeigt.
Daraus resultierende Orientierungskosten wurden ebenfalls bereits berechnet.
Ergebnisse
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden die technische und statische Machbarkeit sowie die Sinnfälligkeit der Sanierung der Fischbauchbrücke erarbeitet.
Anhand von drei erarbeiteten Verstärkungsvarianten und den zugehörigen Instandsetzungsarbeiten wurde nachgewiesen, dass eine Ertüchtigung der Brückenkonstruktion möglich ist.
Bei der Bearbeitung wurden aufgrund nicht vorhandener Angaben zu Geometrie, Materialkennwerten und Endverankerung der Stahlgurte, Annahmen getroffen, die im Zuge einer Ertüchtigungsplanung detailliert zu ermitteln sind. Die im Rahmen einer Kostenschätzung ermittelten Kosten liegen erheblich unter denen eines Ersatzneubaus, wobei die Problematik der Restnutzungsdauer in eine spätere Entscheidungsfindung einzubeziehen ist. Hierzu ist eine Kosten/Nutzenbetrachtung anzsutellen.
In der Diskussion über die Sinnfälligkeit der Brückenertüchtigung ist neben ökonomischen Aspekten der Sachverhalt zu berücksichtigen, dass es sich bei der Brücke um ein Baudenkmal deutscher Ingenieurbaukunst handelt. Der Autor kam zu dem Ergebnis, dass die Ertüchtigung der Fischbaubrücke zu empfehlen ist.